DE4426109A1

DE4426109A1 - Laser drawing apparatus

Info

Publication number: DE4426109A1
Application number: DE4426109A
Authority: DE
Inventors: Takashi Iizuka
Original assignee: Asahi Kogaku Kogyo Co Ltd
Current assignee: Pentax Corp
Priority date: 1993-08-11
Filing date: 1994-07-22
Publication date: 1995-02-16
Anticipated expiration: 2014-07-23
Also published as: DE4426109B4; US5745150A

Abstract

A laser drawing apparatus is described which has a beam splitter device (16, 21, 22) which splits the laser light (L1) emitted by a laser light source (12) into groups of drawing beams (L5, L6). The drawing beams (L5, L6) are in each case aligned in a common plane and impinge on a lens (26, 27). A scanning device (46) scans, in a main scanning direction (X), a drawing surface by means of the drawing beams (L5, L6) which penetrate the lens (26, 27). The laser light source (12) and the beam splitter device (16, 21, 22) are arranged such that the drawing beams (L5, L6) are arranged in the common plane on a meridian line (M) of the lens (26, 27). The drawing beams (L5, L6) impinging on the lens (26, 27) are linearly polarised and have an oscillation direction parallel or perpendicular relative to the meridian line (M) of the lens (26, 27). <IMAGE>

Description

Die Erfindung betrifft eine Laser-Zeicheneinrichtung, die geeignet ist, z. B. ein vorbestimmtes Schaltungsmuster auf einem Schaltungssubstrat zu erzeugen.The invention relates to a laser drawing device, the is suitable, e.g. B. a predetermined circuit pattern to produce a circuit substrate.

Bei einem bekannten Verfahren zum Erzeugen eines Schal tungsmusters auf einem Schaltungssubstrat wird ein Fotopo lymer o. ä. gleichmäßig auf das Substrat aufgebracht, das mit einer dünnen Schicht aus elektrisch leitendem Material, beispielsweise Kupfer, überzogen ist. Danach wird das Substrat mit ultraviolettem Licht belichtet, beispielsweise während das Substrat mit einer Belichtungsmaske (Fotomaske) mit einer vorgegebenen Struktur maskiert wird, so daß ein Schaltungsmuster entsprechend der Fotomaske auf dem Substrat ausgebildet wird. Das belichtete Fotopolymer auf dem Substrat wird durch ein Lösungsmittel gelöst und einer vorbestimmten Behandlung mit Chemikalien im flüssigen Zu stand unterzogen, so daß das belichtete leitende Metall herausgelöst wird. An Stellen des Substrats, an denen die nicht belichtete Fotopolymerschicht noch vorhanden ist, tritt keine Korrosion ein. Dadurch wird ein Schaltungsmu ster auf dem Substrat erzeugt, das dem Muster der Fotomaske entspricht.In a known method for producing a scarf pattern on a circuit substrate becomes a photopo lymer or the like evenly applied to the substrate with a thin layer of electrically conductive material, for example copper. After that it will Exposed substrate with ultraviolet light, for example while the substrate with an exposure mask (photo mask) is masked with a given structure so that a Circuit pattern according to the photo mask on the Substrate is formed. The exposed photopolymer the substrate is dissolved by a solvent and one predetermined treatment with chemicals in the liquid zu stood subjected to the exposed conductive metal is extracted. At locations on the substrate where the unexposed photopolymer layer is still present, there is no corrosion. This is a circuit ster generated on the substrate that the pattern of the photomask corresponds.

Beim bekannten Herstellungsverfahren erfordert es eine lange Zeit und eine große Anzahl von Prozeßschritten, um die Fotomaske zu prüfen. Weiterhin ist es erforderlich, nicht nur eine bestimmte Umgebung für die Fotomaske zu er zeugen, in der die Temperatur und die Feuchtigkeit konstant gehalten wird, um ein thermisches Schrumpfen oder Expandie ren der Fotomaske zu vermeiden, sondern es muß auch die Fotomaske vor Schmutz oder einer möglichen Zerstörung ge schützt werden. Folglich ist das Hantieren und der Umgang mit der Fotomaske relativ aufwendig und schwierig.The known manufacturing method requires one long time and a large number of process steps to to check the photo mask. It is also necessary not just a specific environment for the photo mask too testify in which the temperature and humidity are constant is held to a thermal shrink or expandie avoid the photo mask, but it must also Photo mask from dirt or possible destruction be protected. Hence handling and handling with the photo mask relatively complex and difficult.

Es ist ebenfalls bekannt, das Schaltungsmuster direkt auf das Substrat zu zeichnen, wobei ein Abtastlaserstrahl ver wendet wird, der das Substrat mit Hilfe eines Polygonspie gels o. ä. überstreicht. Hierbei ist es nicht erforderlich, eine Belichtungs-Fotomaske zu verwenden. Bei diesem bekann ten Verfahren werden zwar die Nachteile der weiter oben be schriebenen Herstellmethode mit einer Fotomaske vermieden, jedoch ist die Zeichengeschwindigkeit sehr langsam.It is also known to directly apply the circuit pattern to draw the substrate with a scanning laser beam ver the substrate is turned using a polygon gel or the like. It is not necessary to use an exposure photomask. With this, The method does indeed have the disadvantages of the above avoided manufacturing method with a photo mask, however, the drawing speed is very slow.

Es ist auch bekannt, das Schaltungsmuster direkt auf das Substrat zu zeichnen bzw. dieses direkt zu belichten, wobei ein Abtast-Laserstrahl verwendet wird, der das Substrat mittels eines Polygonspiegels abtastet. Eine Belichtungs- Fotomaske ist bei diesem Verfahren nicht erforderlich. Die im Zusammenhang mit der Fotomaske auftretenden Nachteile werden also vermieden. Da für unterschiedliche Polarisati onskomponenten des Laserstrahls das Reflexionsverhalten der Linse verschieden ist, die zwischen der Laserlichtquelle und dem Substrat angeordnet ist, ergeben sich jedoch weitere Probleme, die im folgenden diskutiert werden.It is also known to apply the circuit pattern directly to the Draw substrate or expose it directly, whereby a scanning laser beam is used that hits the substrate scanned by means of a polygon mirror. An exposure This method does not require a photo mask. The Disadvantages associated with the photo mask are thus avoided. As for different Polarisati components of the laser beam reflective behavior of the Lens is different between the laser light source and the substrate is arranged, however, result other problems that are discussed below.

Es ist unproblematisch, wenn der Laserstrahl durch die Lin se in ihrer Mittelachse hindurchgeht. Wenn jedoch der Laserstrahl durch Abschnitte der Linse außerhalb der Mit telachse hindurchgeht, so wird der aus der Linse austre tende Laserstrahl in bezug auf den einfallenden Strahl we gen des Unterschieds im Reflexionsvermögen zwischen unter schiedlichen Polarisationskomponenten des Laserstrahls ab gelenkt oder verdreht. Dieser Effekt reduziert die von der Linse austretende Lichtmenge.It is not a problem if the laser beam passes through the Lin se goes through in its central axis. However, if the Laser beam through sections of the lens outside the Mit passes through the axis, it will emerge from the lens ting laser beam with respect to the incident beam difference in reflectivity between under different polarization components of the laser beam steered or twisted. This effect reduces that of the Amount of light emerging from the lens.

Es ist Aufgabe der Erfindung, eine Laser-Zeicheneinrichtung anzugeben, die mit hoher Lichtausbeute und mit hoher Zeichen qualität arbeitet.It is an object of the invention to provide a laser drawing device specify that with high luminous efficacy and with high characters quality works.

Diese Aufgabe wird durch die Merkmale des Patentanspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen sind in den Unteran sprüchen angegeben.This object is achieved by the features of patent claim 1 solved. Advantageous further training are in the Unteran sayings.

Durch die Erfindung wird erreicht, daß das von der Linse ausgesendete Strahlenbündel eine definierte Schwingungs richtung hat. Ein Strahlungsverlust an der Linse findet nicht statt. Gemäß der Erfindung wird der von der Laser lichtquelle ausgesandte Laserstrahl in mehrere Gruppen von Strahlen aufgeteilt, die in der Meridianlinie der Linse ausgerichtet sind. Das Laserlicht ist linear polarisiert, wenn es auf die Linse fällt. Die Schwingungsrichtung der jeweiligen aufgeteilten Strahlen ist parallel zur Meridian linie der Linse oder senkrecht dazu. Durch die Erfindung wird erreicht, daß die durch die Linse hindurchgehende Lichtmenge nicht verringert wird.The invention ensures that the lens emitted beams a defined vibration has direction. A radiation loss occurs on the lens not instead. According to the invention, the laser Laser source emitted into several groups of light source Rays split up in the meridian line of the lens are aligned. The laser light is linearly polarized, when it falls on the lens. The direction of vibration of the respective split rays is parallel to the meridian line of the lens or perpendicular to it. By the invention it is achieved that the through the lens Amount of light is not reduced.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden im folgenden an hand der Zeichnungen erläutert. Darin zeigt
Embodiments of the invention are explained below with reference to the drawings. In it shows

Fig. F1 eine Laser-Zeicheneinrichtung nach der Erfin dung, Fig F1 dung. A laser device according to the mark OF INVENTION,

Fig. 2 eine schematische Draufsicht auf die Laser zeicheneinrichtung nach Fig. 1, Fig. 2 is a schematic plan view of the laser drawing device according to FIG. 1,

Fig. 3 eine schematische Draufsicht auf die wesentli chen Komponenten der in Fig. 1 gezeigten Laser-Zeicheneinrichtung, Fig. 3 is a schematic plan view of chen covering essential components shown in Fig. 1 Laser-drawing device,

Fig. 4 und 5 Ansichten eines optischen Sammellinsensystems zum Ändern des Teilungsabstandes, auf das Laserlicht einfällt und dieses wieder aussen det, Fig. 4 and 5 are views of an optical condenser lens system for changing the pitch distance, is incident on the laser light and det outside this again,

Fig. 6 eine Vorderansicht einer Schwenkeinstellvor richtung, Fig. 6 is a front view of a directional Schwenkeinstellvor,

Fig. 7 eine vergrößerte perspektivische Ansicht des Strahlaufteilers, Fig. 7 is an enlarged perspective view of the Strahlaufteilers,

Fig. 8 einen Querschnitt des in Fig. 7 gezeigten Strahlaufteilers, Fig. 8 is a cross-section of the Strahlaufteilers shown in Fig. 7,

Fig. 9 einen Querschnitt einer Einstellvorrichtung für Einstellungen in Richtung der X-Achse (X-Einstellvorrichtung), Fig. 9 shows a cross section of a device for adjusting settings in the X-axis (X-adjusting),

Fig. 10 eine perspektivische Ansicht eines optischen Sammelsystems zur Änderung des Teilungsab standes, welches die X-Einstellvorrrichtung bildet, Fig. 10 is a perspective view of an optical collection system to change the Teilungsab article which X-Einstellvorrrichtung forms,

Fig. 11 eine Draufsicht auf eine Einstellvorrichtung für die Einstellung des Strahls in Richtung der Y-Achse (Y-Einstellvorrichtung), Fig. 11 is a plan view of an adjustment device for adjusting the beam in the direction of Y-axis (Y-adjustment),

Fig. 12 eine Ansicht eines Polarisations-Strahltei lers, der in Richtung der Y-Achse durch die Y-Einstellvorrichtung verschiebbar ist, Fig. 12 is a view of a polarization coupler Strahltei which is displaceable in the direction of the Y-axis by the Y-adjusting device,

Fig. 13 eine perspektivische Ansicht eines akustoopti schen Modulators, Fig. 13 is a perspective view of a akustoopti rule modulator,

Fig. 14 eine vergrößerte perspektivische Ansicht eines Polygonspiegels, Fig. 14 is an enlarged perspective view of a polygon mirror,

Fig. 15 eine Querschnitt eines Strahlenumlenkers, Fig. 15 is a cross-section of a Strahlenumlenkers,

Fig. 16 eine Ansicht zweier Gruppen von Zeichenstrah len, die verdreht werden,Len Fig. 16 is a view of two groups of Zeichenstrah which are twisted,

Fig. 17 eine Darstellung einer der beiden Gruppen von Zeichenstrahlen, die in Hauptabtastrichtung des Polygonspiegels verschoben wird, Fig. 17 is a representation of one of which is displaced in the main scanning of the polygon mirror two groups of characters beams,

Fig. 18 einer der zwei Gruppen von Zeichenstrahlen, die in einer Nebenabtastrichtung des Poly gonspiegels verschoben wird, Fig. 18 one of the two groups of characters beams is shifted in a sub-scanning direction of the poly gonspiegels,

Fig. 19 eine Ansicht einer Gruppe von Zeichenstrahlen sowie einer Linie, die durch die Zeichen strahlen gezeichnet ist, bevor eine Justierung vorgenommen worden ist, Fig. 19 is a view of a group of characters rays as well as a line is drawn through the radiation tone before an adjustment has been made,

Fig. 20 eine Ansicht einer Gruppe von Zeichenstrahlen und eine durch diese gezeichnete Linie, nach dem eine Justierung vorgenommen worden ist, Fig. 20 is a view of a group of characters rays and a drawn by this line, after an adjustment has been made,

Fig. 21 eine Ansicht einer Gruppe von Zeichenstrahlen und eine durch diese gezeichnete Linie, bevor eine Justierung vorgenommen worden ist, und Fig. 21 is a view of a group of drawing beams and a line drawn through them before adjustment has been made, and

Fig. 22 eine Ansicht einer Gruppe von Zeichenstrahlen und eine durch diese gezeichnete Linie, nach dem eine Justierung vorgenommen worden ist Fig. 22 is a view of a group of characters rays and a drawn by this line, after an adjustment has been made

Fig. 23 den nachteiligen Effekt, wenn Licht mit einer schrägen Schwingungsrichtung auf eine Linse einfällt, Figure 23, when light is incident. The adverse effect with an oblique direction of vibration of a lens,

Fig. 24 den nachteiligen Effekt, wenn die Schwin gungsrichtung des einfallenden Lichtes geneigt ist, Fig. 24 the adverse effect, when the oscillations supply direction of the incident light is inclined,

Fig. 25 den zuvor erwähnten Effekt für mehrere Strah len und Fig. 25 len the aforementioned effect for several rays and

Fig. 26 den zuvor erwähnten Effekt für mehrere Strah len mit geneigter Schwingungsrichtung. Fig. 26 shows the aforementioned effect for several beams with an inclined direction of vibration.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine perspektivische Ansicht bzw. eine schematische Draufsicht auf eine Laser-Zeicheneinrich tung nach der Erfindung. Fig. 3 zeigt schematisch die Hauptkomponenten der in den Fig. 1 und 2 dargestellten Laser-Zeicheneinrichtung. Figs. 1 and 2 show a perspective view and a schematic plan view of a laser Zeicheneinrich processing according to the invention. Fig. 3 schematically shows the main components of the laser drawing device shown in Figs. 1 and 2.

Die Laser-Zeicheneinrichtung 11 enthält einen Argonlaser (Ar-Laser) 12, Strahlenumlenker 13, 23 bis 25, 28 bis 30, 35, 41, 44, 45 und 54, Einstell-Zielscheiben 15, 17 und 33, ein teildurchlässiges Prisma 16 (half prisma), einen teil durchlässigen Strahlteiler (Halbspiegel) 14, sowie Linsen 52, 53, 65, 71 auf einem Tisch 10. Die Laser-Zeichenein richtung 11 enthält ferner akustooptische Modulatoren 19 und 20, Strahlaufteiler 21 und 22, optische Sammellinsen systeme 26, 31, 27 und 32 zur Änderung des Teilungsabstan des, akustooptische Modulatoren mit acht Kanälen 36 und 37, einen Strahlumlenker 38, ein optisches Sammellinsensystem 34, eine λ/2-Platte 39, einen Polarisationsstrahlteiler 40, eine Bilddrehvorrichtung 43, einen Polygonspiegel 46, eine fR-Linse 47, eine Sammellinse 48 für eine X-Maßeinteilung, eine Sammellinse 49, einen X-Maßstab 50, einen Spiegel 60, Beobachtungsspiegel 51a und 51b, sowie einen Fotodetektor 62 für den X-Maßstab. Die Einstell-Zielscheiben 15, 17 und 33 dienen als Bezugsmarkierungen, die zum Überprüfen und Erstellen der optischen Bahnen der Strahlgruppen L2 und L3 und den Beobachtungsstrahls Lm dienen, wenn der Ar-Laser 12 ausgetauscht wird.The laser drawing device 11 contains an argon laser (Ar laser) 12 , beam deflectors 13 , 23 to 25 , 28 to 30 , 35 , 41 , 44 , 45 and 54 , setting targets 15 , 17 and 33 , a partially transparent prism 16 ( half prisma), a partially transmissive beam splitter (half mirror) 14 , and lenses 52 , 53 , 65 , 71 on a table 10 . The laser sign device 11 further includes acousto-optical modulators 19 and 20 , beam splitters 21 and 22 , optical converging lens systems 26 , 31 , 27 and 32 for changing the pitch of the acousto-optical modulators with eight channels 36 and 37 , a beam deflector 38 , an optical Collecting lens system 34 , a λ / 2 plate 39 , a polarizing beam splitter 40 , an image rotating device 43 , a polygon mirror 46 , an fR lens 47 , a collecting lens 48 for an X-graduation, a collecting lens 49 , an X-scale 50, a mirror 60 , observation mirror 51 a and 51 b, and a photo detector 62 for the X-scale. The targeting targets 15 , 17 and 33 serve as reference marks which serve to check and establish the optical paths of the beam groups L2 and L3 and the observation beam Lm when the Ar laser 12 is exchanged.

Weiterhin ist eine Substrat-Einstellvorrichtung (nicht dar gestellt) nahe der Laser-Zeicheneinrichtung 11 vorgesehen, um ein Substrat S auf einem Zeichentisch T zu halten (vgl. die zweigepunktete gestrichelte Linie in Fig. 1). Die Substrateinstellvorrichtung hat einen Y-Tisch (nicht darge stellt), der in Y-Richtung, d. h. in eine Nebenabtastrich tung des Polygonspiegels 46 entsprechend der Querrichtung in Fig. 1 bewegbar ist, und eine Schwenkvorrichtung (nicht dargestellt), die um eine Drehwelle (nicht dargestellt) in vertikaler Richtung in Fig. 1 verschwenkbar ist. Furthermore, a substrate setting device (not shown) is provided near the laser drawing device 11 in order to hold a substrate S on a drawing table T (cf. the two-dot chain line in FIG. 1). The substrate setting device has a Y table (not shown), which is movable in the Y direction, ie in a secondary scanning device of the polygon mirror 46 corresponding to the transverse direction in FIG. 1, and a pivoting device (not shown) which is rotated about a rotary shaft ( not shown) is pivotable in the vertical direction in Fig. 1.

Der Ar-Laser 12 ist vom wassergekühlten Typ mit einer Aus gangsleistung von 1,8 W, der einen Laserstrahl L1 mit einer Wellenlänge von 488 nm emittiert. Die akustooptischen Modu latoren 19 und 20 dienen zum Einstellen der Intensität bzw. der Leistung der Strahlen L2 und L3, die durch das teil durchlässige Prisma 16, welches als Strahlteiler wirkt, er zeugt werden, so daß die Leistungen der Strahlen L2 und L3 identisch sind. Die akustooptischen Modulatoren 19 und 20 ermöglichen auch die Feineinstellung bezüglich der Neigung der Reflexionsflächen 46a (Fig. 14) des Polygonspiegels 46 abhängig von Daten über die Neigung jeder reflektierenden Fläche 46a, die in einem Speicher (nicht dargestellt) einer Steuerung 8 abgespeichert sind. Damit die akustooptischen Modulatoren 19 und 20 nicht überlastet werden, werden ihnen die Strahlen L2 und L3 zugeführt, die sich durch Aufteilen des Laserstrahls L1 ergeben.The Ar laser 12 is of the water-cooled type with an output power of 1.8 W, which emits a laser beam L1 with a wavelength of 488 nm. The acousto-optical modulators 19 and 20 are used to adjust the intensity or the power of the beams L2 and L3, which are generated by the partially transparent prism 16 , which acts as a beam splitter, so that the powers of the beams L2 and L3 are identical . The acousto-optical modulators 19 and 20 also enable the fine adjustment with respect to the inclination of the reflection surfaces 46 a ( FIG. 14) of the polygon mirror 46 depending on data on the inclination of each reflecting surface 46 a, which are stored in a memory (not shown) in a controller 8 . So that the acousto-optical modulators 19 and 20 are not overloaded, the beams L2 and L3 are fed to them, which result from splitting the laser beam L1.

Die von den akustooptischen Modulatoren 19 und 20 ausgesen deten Strahlen L2 und L3 fallen auf die Strahlaufteiler (erste Einstellmittel) 21 und 22 auf, in denen die Strahlen L2 und L3 jeweils in acht erste Zeichenstrahlen L5 und acht zweite Zeichenstrahlen L6 aufgeteilt werden. Wie aus Fig. 6 zu sehen ist, haben die Strahlaufteiler 21 und 22 jeweils acht Emissionslöcher h, die in Längsrichtung, d. h. in ver tikaler Richtung in Fig. 6, ausgerichtet sind. Die Strahl aufteiler 21 und 22 sind durch die Schwenkeinstellvorrich tung 79 (Fig. 6) schwenkbar gelagert und können um jewei lige Schwenkwellen koaxial zu den jeweils obersten Emissi onslöchern h in die durch den Pfeil A bezeichnete Richtung verdreht werden (Fig. 6 und 7).The beams L2 and L3 emitted by the acousto-optical modulators 19 and 20 are incident on the beam splitters (first setting means) 21 and 22 , in which the beams L2 and L3 are each divided into eight first drawing beams L5 and eight second drawing beams L6. As can be seen from FIG. 6, the beam splitters 21 and 22 each have eight emission holes h, which are aligned in the longitudinal direction, ie in the vertical direction in FIG. 6. The beam splitter 21 and 22 are pivotally mounted by the swivel adjustment device 79 ( FIG. 6) and can be rotated around respective swivel shafts coaxially with the topmost emission holes h in the direction indicated by the arrow A ( FIGS. 6 and 7) .

Die Strahlaufteiler 21 und 22 enthalten jeweils eine Viel zahl optischer Elemente 100 (Fig. 8) in Plattenform, die durch Klebetrennflächen 101 miteinander verklebt oder ver kittet sind und dann unter einem Winkel von 45° in bezug auf die Klebetrennflächen geschnitten und danach in Rahmen 102 eingeschlossen sind. Die Trennflächen 101 lassen teil weise die Strahlen L2 bzw. L3, welche auf die obersten Ein fallöcher ha einfallen, die auf den Rückflächen der Strahl aufteiler 21 und 22 ausgebildet sind durch und reflektieren sie teilweise.The beam splitters 21 and 22 each contain a large number of optical elements 100 ( FIG. 8) in plate form, which are glued or cemented together by adhesive separation surfaces 101 and then cut at an angle of 45 ° with respect to the adhesive separation surfaces and then in frame 102 are included. The parting surfaces 101 partially let the rays L2 and L3, which are incident on the uppermost holes A, which are formed on the rear surfaces of the beam splitters 21 and 22 and partially reflect them.

Die Schwenkeinstellvorrichtung 79 enthält ein Basisteil 80 (Fig. 6), das auf einem Tisch 10 der Laser-Zeicheneinrich tung 11 befestigt ist, eine feststehende Wand 81, die von dem Basisteil 80 nach oben ragt, und einen Halter 82, der vom oberen Ende der Wand 81 ausgeht und parallel zum Basis teil 80 verläuft, wie in Fig. 6 gezeigt ist. Die Wand 81 hat einen Mikrometerkopf 84, der sich in Querrichtung in Fig. 6 erstreckt, d. h. in Y-Richtung in Fig. 1. Der Halter 82 ist mit einer Schwenkwelle 83 versehen, die koaxial zum obersten Emissionsloch h des Stahlaufteilers 21 bzw. 22 verläuft. Der Strahlaufteiler 21 bzw. 22 ist im Gegenuhr zeigersinn in Fig. 6 um die Schwenkachse 83 durch ein Vor spannmittel (nicht dargestellt) vorgespannt. Eine Spindel 85 des Mikrometerkopfes 84 liegt mit ihrem vorderen Ende am unteren Ende des Strahlaufteilers 21 bzw. 22 an, so daß, wenn die Spindel 85 in Längsrichtung hin und herbewegt wird, eine Schwenkbewegung des Strahlaufteilers 21 bzw. 22 um die Schwenkachse 83 in Richtung A stattfindet und die ausgerichteten Zeichenstrahlen L5 bzw. L6 um die Achse der Schwenkwelle 83 (Fig. 16) verschwenkt werden, wodurch die Zeichenstrahlen L5 und L6 parallel zueinander ausgerichtet werden.The pan adjuster 79 includes a base portion 80 ( FIG. 6) that is mounted on a table 10 of the laser sign device 11 , a fixed wall 81 that projects upward from the base portion 80 , and a bracket 82 that extends from the top the wall 81 goes out and runs parallel to the base part 80 , as shown in Fig. 6. The wall 81 has a micrometer head 84 which extends in the transverse direction in FIG. 6, ie in the Y direction in FIG. 1. The holder 82 is provided with a pivot shaft 83 which is coaxial with the uppermost emission hole h of the steel splitter 21 or 22 runs. The beam splitter 21 and 22 is biased counterclockwise in Fig. 6 about the pivot axis 83 by a pre-tensioning means (not shown). A spindle 85 of the micrometer head 84 rests with its front end on the lower end of the beam splitter 21 or 22 , so that when the spindle 85 is reciprocated in the longitudinal direction, a pivoting movement of the beam splitter 21 or 22 about the pivot axis 83 in the direction A takes place and the aligned character beams L5 and L6 are pivoted about the axis of the pivot shaft 83 ( FIG. 16), as a result of which the character beams L5 and L6 are aligned parallel to one another.

Die Gruppe der ersten Zeichenstrahlen L5, die vom Strahl aufteiler 21 ausgesendet werden, fällt auf zwei optische Sammelsysteme 26 und 31, die zur Änderung des Teilungsab standes dienen. Die Gruppe der zweiten Zeichenstrahlen L6, die vom Strahlaufteiler 22 ausgesendet werden, fällt auf die optischen Sammelsysteme 27 und 32. Die optischen Syste me 26, 31 und 27, 32 ändern die Teilungsabstände der acht ersten Zeichenstrahlen L5 sowie der acht zweiten Zeichen strahlen L6, so daß die jeweiligen Teilungsabstände den Teilungsabständen der akustooptischen 8-Kanal-Modulatoren 36 und 37 entsprechen.The group of the first character beams L5, which are emitted by the beam splitter 21 , falls on two optical collection systems 26 and 31 , which serve to change the spacing. The group of the second character beams L6, which are emitted by the beam splitter 22 , falls on the optical collection systems 27 and 32 . The optical syste me 26 , 31 and 27 , 32 change the pitch of the eight first character beams L5 and the eight second characters L6 rays, so that the respective spacing corresponds to the pitch of the 8-channel acousto-optic modulators 36 and 37 .

Die optischen Systeme 26 und 31 zum Ändern des Teilungsab standes sind in der X-Richtung (Fig. 1, 9, 10) durch die X-Einstellvorrichtung 91 (Fig. 9) bewegbar und einstellbar, um die erste Gruppe der ausgerichteten Zeichenstrahlen L5 in Richtung der zweiten Gruppe der ausgerichteten Zei chenstrahlen L6 (Fig. 17) zu bewegen. Somit bilden die op tischen Systeme 26 und 31 eine zweite Einstellvorrichtung, um die Abweichung der Gruppen von Strahlen in X-Richtung abzugleichen.The optical systems 26 and 31 for changing the pitch are movable and adjustable in the X direction ( Figs. 1, 9, 10) by the X adjuster 91 ( Fig. 9) to adjust the first group of aligned character rays L5 in Direction of the second group of aligned Zei chen rays L6 ( Fig. 17) to move. Thus, the optical systems 26 and 31 form a second adjustment device to adjust the deviation of the groups of rays in the X direction.

Die X-Einstellvorrichtung 91 enthält eine stationäre Wand 93, die von der Basis 92 nach oben ragt, sowie eine beweg liche Wand 94, die in vertikaler Richtung, d. h. in X-Richtung in Fig. 9 bewegbar ist. Der Mikrometerkopf 95 ist im oberen Teil der beweglichen Wand 94 montiert und verläuft in vertikaler Richtung. Durch die Wand 94 verläuft ein Loch 94a, in welchem das optische System 26 (31) befe stigt ist. Die Wand 93 hat ein Loch 93a, in welchem ein ringförmiges Teil 26a (31a) des optischen Systems 26 (31) beweglich eingesetzt ist.The X-adjusting device 91 includes a stationary wall 93 which projects upward from the base 92 , and a movable wall 94 which is movable in the vertical direction, ie in the X direction in FIG. 9. The micrometer head 95 is mounted in the upper part of the movable wall 94 and extends in the vertical direction. Through the wall 94 runs a hole 94 a, in which the optical system 26 ( 31 ) is BEFE Stigt. The wall 93 has a hole 93 a, in which an annular part 26 a ( 31 a) of the optical system 26 ( 31 ) is movably inserted.

Das Loch 93a hat einen größeren Durchmesser als das ring förmige Teil 26a (31a), so daß es möglich ist, daß sich letzteres darin mit der beweglichen Wand 94 bewegen kann. Die Wand 94 ist durch ein Vorspannmittel (nicht darge stellt) in vertikaler Richtung vorgespannt, um das optische System 26 (31) und den Mikrometerkopf 95 in dieselbe Rich tung vorzuspannen. Demzufolge wird die Spindel 26 des Mikrometerkopfes 95 an ihrem vorderen Ende gegen das obere Teil der stationären Wand 93 gedrückt. Durch den Aufbau der X-Einstellvorrichtung 91 kann das optische System 26 (31) in vertikaler Richtung (X-Richtung) durch die bewegliche Wand 94 verschoben und justiert werden, wenn die Spindel 96 durch den Mikrometerkopf 95 hin und her bewegt wird.The hole 93 a has a larger diameter than the ring-shaped part 26 a ( 31 a), so that it is possible that the latter can move therein with the movable wall 94 . The wall 94 is biased in the vertical direction by a biasing means (not shown) to bias the optical system 26 (FIG. 31 ) and the micrometer head 95 in the same direction. As a result, the spindle 26 of the micrometer head 95 is pressed against the upper part of the stationary wall 93 at its front end. Due to the structure of the X adjusting device 91 , the optical system 26 ( 31 ) can be moved and adjusted in the vertical direction (X direction) by the movable wall 94 when the spindle 96 is moved back and forth by the micrometer head 95 .

Der Strahlumlenker 38 und der Polarisations-Strahlteiler 40, die eine y-Einstellvorrichtung (dritte Einstellvorrich tung) bilden, werden bewegt, um die ersten Zeichenstrahlen L5 in Y-Richtung, d. h. hin zu den zweiten Zeichenstrahlen L6 (Fig. 17) zu verstellen, wodurch die Lagebeziehung zwi schen den beiden Zeichenstrahlen L5, L6 justierbar wird. Der Strahlumlenker 38 wird um die Schwenkachse 38a (Fig. 2) verdreht, die in X-Richtung verläuft, um die ersten Zei chenstrahlen L5 in Y-Richtung zu verstellen. Der Polarisa tions-Strahlteiler 40 ist durch die Y-Einstellvorrichtung 85 (Fig. 11) gelagert, so daß er in Y-Richtung bewegt wer den kann.The beam deflector 38 and the polarization beam splitter 40 , which form a y setting device (third setting device), are moved in order to move the first drawing beams L5 in the Y direction, ie towards the second drawing beams L6 ( FIG. 17), whereby the positional relationship between the two drawing beams L5, L6 is adjustable. The beam deflector 38 is rotated about the pivot axis 38 a ( Fig. 2) which extends in the X direction in order to adjust the first zei rays L5 in the Y direction. The polarization beam splitter 40 is supported by the Y adjusting device 85 ( FIG. 11) so that it can be moved in the Y direction.

Die Y-Einstellvorrichtung 85 enthält eine Basis 86, die auf dem Tisch 10 der Laser-Zeicheneinrichtung 11 befestigt ist, ein bewegliches Teil 87, das in Y-Richtung relativ zur Ba sis 86 bewegt werden kann, und einen Mikrometerkopf 89, der auf der Basis 86 gelagert ist und sich in Y-Richtung er streckt. Der polarisations-Strahlteiler 40 ist auf dem be weglichen Teil 87 befestigt, so daß die teildurchlässige Spiegeloberfläche 40a unter einem Winkel von 45° in Y-Richtung geneigt ist. Das bewegliche Teil 87 ist durch Vorspannmittel (nicht dargestellt) in Richtung des Mikrome terkopfes 89, d. h. in Richtung links in Fig. 11, vorge spannt, so daß eine Seitenfläche gegen das vordere Ende der Spindel 90 des Mikrometerkopfes 89 gedrückt wird. Wenn die Spindel 90 in Längsrichtung durch Betätigen des Mikrometer kopfes 89 bewegt wird, so bewegt sich der Polarisations- Strahlteiler 40 in Y-Richtung und verstellt die ersten Zei chenstrahlen L5 in Y-Richtung (Fig. 12). The Y adjustment device 85 includes a base 86 which is fixed on the table 10 of the laser drawing device 11 , a movable part 87 which can be moved in the Y direction relative to the base 86 , and a micrometer head 89 which is on the Base 86 is mounted and it extends in the Y direction. The polarization beam splitter 40 is attached to the movable part 87 , so that the partially transparent mirror surface 40 a is inclined at an angle of 45 ° in the Y direction. The movable member 87 is biased by biasing means (not shown) in the direction of the micrometer head 89 , ie in the direction to the left in FIG. 11, so that a side surface is pressed against the front end of the spindle 90 of the micrometer head 89 . When the spindle 90 is moved in the longitudinal direction by actuating the micrometer head 89 , the polarization beam splitter 40 moves in the Y direction and displaces the first character beams L5 in the Y direction ( FIG. 12).

Der Polarisations-Strahlteiler 40 bildet ein Strahlenkombi nationsmittel, um die erste Gruppe von ausgerichteten Zei chenstrahlen L5, die durch den Strahlumlenker 38 abgelenkt sind, und die zweite Gruppe von ausgerichteten Zeichen strahlen L6, die durch die λ/2-Platte 39 mit einem vorgege benen Teilungsabstand in X-Richtung geleitet werden, auszu richten. Die Polarisationsrichtung der ersten Zeichenstrah len L5 wird nicht geändert. Sie werden durch die teildurch lässige Spiegelfläche 40a um 90° abgelenkt. Die Polarisati onsrichtung der zweiten Zeichenstrahlen L6 wird um 90° in bezug auf die Polarisationsrichtung der ersten Zeichen strahlen L5 durch die λ/2-Platte 39 geändert, um sie dann durch die teildurchlässige Spiegeloberfläche 40a hindurch zuleiten. Somit werden die Zeichenstrahlen L5 und L6 mit einer Differenz von 90° in der Polarisationsrichtung durch den Polarisations-Strahlteiler 40 kombiniert, um einander abwechselnd längs einer Linie in X-Richtung ausgerichtet zu werden.The polarization beam splitter 40 forms a beam combination means to radiate the first group of aligned character beams L5 which are deflected by the beam deflector 38 and the second group of aligned characters L6 which pass through the λ / 2 plate 39 with a level spacing in the X direction to be aligned. The direction of polarization of the first character beam L5 is not changed. You are deflected by the partially transparent mirror surface 40 a by 90 °. The polarization-onsrichtung the second character beams L6 is changed by 90 ° rays with respect to the polarization direction of the first mark L5 by the λ / 2 plate 39 in order to then pass through the partially transparent mirror surface 40 a therethrough. Thus, the character beams L5 and L6 are combined with a difference of 90 ° in the polarization direction by the polarization beam splitter 40 to be alternately aligned along a line in the X direction.

Die akustooptischen 8-Kanal-Modulatoren 36 und 37 dienen dazu, den Unterschied in der Intensität bzw. Lichtleistung zwischen den acht ersten Zeichenstrahlen L5 und den acht zweiten Zeichenstrahlen L6 auszugleichen. Die Modulatoren 36 und 37 dienen auch dazu, die Zeichenstrahlen L5 und L6 durch die Steuerung 8 abhängig von vorbestimmten Daten un abhängig voneinander zu steuern. Dadurch werden die ersten und die zweiten Zeichenstrahlen L5 und L6 unabhängig von einander mit EIN/AUS-Zeichendaten versehen. Die Modulatoren 36 und 37 bestehen beispielsweise jeweils aus einem Kri stall aus Telluriumdioxid, welches einen akustooptischen Effekt zeigt, bei dem der Brechungsindex des Kristalls ge ringfügig proportional zur Frequenz einer Ultraschallwelle geändert wird, die auf den Kristall einwirkt.The acousto-optical 8-channel modulators 36 and 37 serve to compensate for the difference in intensity or light output between the eight first drawing beams L5 and the eight second drawing beams L6. The modulators 36 and 37 also serve to independently control the character beams L5 and L6 by the controller 8 depending on predetermined data. Thereby, the first and second character beams L5 and L6 are independently provided with ON / OFF character data. The modulators 36 and 37 each consist, for example, of a crystal of tellurium dioxide, which exhibits an acousto-optical effect in which the refractive index of the crystal is changed slightly in proportion to the frequency of an ultrasound wave that acts on the crystal.

Die akustooptischen Modulatoren 36 und 37 erzeugen eine be stimmte Ausbreitungswellenform einer Ultraschallwelle in nerhalb des Kristalls, um den Laserstrahl zu beugen, wenn ein hochfrequentes elektrisches Feld an Wandlern angelegt wird, die an einander gegenüberliegenden Enden des Kri stalls vorgesehen sind. Wenn kein hochfrequentes elektri sches Feld angelegt wird, wird der Laserstrahl, der auf dem Kristall unter einem Bragg-Winkel einfällt, durch die aku stooptischen Modulatoren übertragen. Demzufolge kann eine EIN/AUS-Steuerung der einfallenden Strahlen L5 und L6 auf einfache Weise durch Einschalten eines hochfrequenten elek trischen Feldes an die akustooptischen Modulatoren 36 und 37 erfolgen. Jeder akustooptische Modulator 36 und 37 hat acht Kanäle, die so ausgerichtet sind, daß sie die ausge richteten Zeichenstrahlen L5 (L6) empfangen und die einfal lenden Strahlen in Querrichtung (Y-Richtung in Fig. 1) mo dulieren. Darüber hinaus ist jeder Modulator 36 und 37 mit einem Spalt 78 versehen (Fig. 13), der sich in vertikaler Richtung, d. h. in X-Richtung in Fig. 1, so erstreckt, daß er mit den acht Kanälen übereinstimmt.The acousto-optic modulators 36 and 37 generate a certain propagation waveform of an ultrasonic wave within the crystal to diffract the laser beam when a high frequency electric field is applied to transducers provided at opposite ends of the crystal. If no high-frequency electric field is applied, the laser beam, which is incident on the crystal at a Bragg angle, is transmitted through the acousto-optical modulators. Accordingly, ON / OFF control of the incident beams L5 and L6 can be easily accomplished by turning on a high-frequency electric field to the acousto-optic modulators 36 and 37 . Each acousto-optic modulator 36 and 37 has eight channels which are oriented so that they receive the aligned character beams L5 (L6) and modulate the incident beams in the transverse direction (Y direction in FIG. 1). In addition, each modulator 36 and 37 is provided with a gap 78 ( Fig. 13) which extends in the vertical direction, ie in the X direction in Fig. 1, so that it coincides with the eight channels.

Der Monitorstrahl Lm ist unabhängig von den Strahlen L2, L5 und L3, L6 und hat einen optischen Pfad, der um einen vor bestimmten Abstand von den optischen Pfaden der Zeichen strahlen L5 und L6 beabstandet ist. Der Monitorstrahl Lm wird durch die Spiegel 54 und 25 abgelenkt und breitet sich längs eines optischen Pfads aus, der, wie erwähnt, von den optischen Pfaden der Zeichenstrahlen L5 und L6 um einen vorbestimmten Abstand beabstandet ist. Danach wird der Mo nitorstrahl durch die Spiegel 35 und 60 abgelenkt und nä hert sich den Zeichenstrahlen L5 und L6. Der Monitorstrahl Lm verläuft dann entlang eines optischen Pfads nahe den op tischen Pfaden der Zeichenstrahlen L5 und L6 durch die Linse 71, den Strahlenablenker 41 und den Linsen 52 etc.The monitor beam Lm is independent of the beams L2, L5 and L3, L6 and has an optical path which is spaced a predetermined distance from the optical paths of the character beams L5 and L6. The monitor beam Lm is deflected by the mirrors 54 and 25 and propagates along an optical path which, as mentioned, is spaced apart from the optical paths of the character beams L5 and L6 by a predetermined distance. Thereafter, the monitor beam is deflected by the mirrors 35 and 60 and approaches the drawing beams L5 and L6. The monitor beam Lm then runs along an optical path near the optical paths of the drawing beams L5 and L6 through the lens 71 , the beam deflector 41 and the lenses 52 etc.

Die Bilddrehvorrichtung 43 enthält ein Spiegelsystem, wel ches die 16 ausgerichteten Strahlen der Zeichenstrahlen L5 und L6 auf das Substrat S, das auf der Zeichentischoberflä che T angeordnet ist, beim Scannen durch den Polygonspiegel 46 unter einem vorbestimmten schrägen Winkel richtet. Ob wohl die 16 Strahlen der ersten Zeichenstrahlen L5 und der zweiten Zeichenstrahlen L6 längs einer Linie in der Haupt- Abtastrichtung, d. h. in der X-Richtung, des Polygonspiegels 46, bevor sie auf die Bilddrehvorrichtung 43 auffallen, ausgerichtet sind, werden sie in bezug auf die X-Richtung im Uhrzeigersinn um einen vorbestimmten Winkel gedreht, wenn sie von der Bilddrehvorrichtung 43 ausgesendet werden, wie beispielsweise in Fig. 16 zu sehen ist.The image rotating device 43 includes a mirror system which directs the 16 aligned beams of the drawing beams L5 and L6 onto the substrate S, which is arranged on the drawing table surface T, when scanning through the polygon mirror 46 at a predetermined oblique angle. Whether the 16 beams of the first drawing beams L5 and the second drawing beams L6 are aligned along a line in the main scanning direction, that is, in the X direction, of the polygon mirror 46 before they are incident on the image rotating device 43 , they will be referenced to the X direction is rotated clockwise by a predetermined angle when sent out from the image rotating device 43 , as shown in FIG. 16, for example.

Die Zeichenstrahlen L5 und L6 und der Monitorstrahl Lm wer den durch die Strahlumlenker 44 und 45 abgelenkt und fallen danach auf die Reflexionsflächen 46a des Polygonspiegels 46 auf. Wenn der Polygonspiegel 46 um seine Drehwelle 73 im Gegenuhrzeigersinn gemäß Fig. 14 sich dreht, so wird der Ablenkwinkel R kontinuierlich geändert, um die Zeichen strahlen L5 und L6 und den Monitorstrahl Lm durch die Re flexionsflächen 46a in der Abtastrichtung zu bewegen. Die Zeichenstrahlen L5 und L6 werden durch die fR-Linse 47 und die Kondensorlinse 49 geleitet und dann auf das Substrat S gerichtet, das auf der Tischoberfläche T angeordnet ist. Die Drehwelle 73 des Polygonspiegels 46 wird durch ein Lager (nicht dargestellt) gelagert, so daß seine Neigung in der Y-Richtung um einen Winkel β verschoben werden kann. Die Einhaltung eines rechten Winkels zwischen der Hauptab tastlinie in bezug auf die Nebenabtastlinie beim Poly gonspiegel 46 kann somit einfach und bei Bedarf eingestellt werden.The character beams L5 and L6 and the monitor beam Lm who are deflected by the beam deflectors 44 and 45 and then fall on the reflection surfaces 46 a of the polygon mirror 46 . When the polygon mirror rotates 46 about its pivot shaft 73 in the counterclockwise direction in Fig. 14, so the deflection angle R is continuously changed to the characters beams L5 and L6 and the monitor beam Lm by the Re flexionsflächen 46 a to move in the scanning direction. The character beams L5 and L6 are passed through the fR lens 47 and the condenser lens 49 and then directed onto the substrate S which is arranged on the table surface T. The rotary shaft 73 of the polygon mirror 46 is supported by a bearing (not shown) so that its inclination can be shifted by an angle β in the Y direction. Compliance with a right angle between the main scanning line with respect to the secondary scanning line in the polygon mirror 46 can thus be easily and if necessary adjusted.

Die fR-Linse 47 trägt dazu bei, daß das Problem eliminiert wird, daß die Position des Punktbildes der Zeichenstrahlen auf der Abtastoberfläche der Tischfläche T (Fig. 1) nicht proportional dem Ablenkwinkel R ist, sondern durch tanR be stimmt ist, und die Abtastgeschwindigkeit im oberen Ab schnitt der Abtastoberfläche erhöht ist. Die fR-Linse 47 enthält mehrere konvexe und konkave Linsen, wobei die Bild höhe des Punktbildes auf der Abtastoberfläche proportional dem Ablenkwinkel R, definiert durch den reflektierten Strahl und die optische Achse der fR-Linse, ist, so daß die Zeichenstrahlen mit gleicher Abtastgeschwindigkeit bzw. Zeichengeschwindigkeit bewegt werden können.The fR lens 47 helps to eliminate the problem that the position of the dot image of the character rays on the scanning surface of the table surface T ( Fig. 1) is not proportional to the deflection angle R, but is determined by tanR, and the scanning speed In the upper section of the scanning surface is increased. The fR lens 47 contains a plurality of convex and concave lenses, the image height of the point image on the scanning surface being proportional to the deflection angle R, defined by the reflected beam and the optical axis of the fR lens, so that the drawing rays are at the same scanning speed or Character speed can be moved.

Der durch die fR-Linse 47 und die Kondensorlinse 49 zusam men mit den Zeichenstrahlen L5 und L6 übertragene Monitor strahl Lm wird nachfolgend durch die Spiegel 51a und 51b reflektiert, um seine Richtung um 180° zu ändern, und fällt auf den X-Maßstab 50 auf, der in der gleichen Position wie die Bildfläche der Tischfläche T angeordnet ist. Der X-Maßstab 50 besteht aus einer Glasplatte, die mit einem oder mehreren Schlitzen versehen ist, um die Funktion eines Lineardekoders zu übernehmen. Der durch den X-Maßstab 50 übertragene Monitorstrahl Lm wird reflektiert und durch längliche Spiegel 63 und 64 gebündelt und trifft dann ge bündelt durch die Kondensorlinse 48 auf den Fotodetektor 62 auf. Wenn die Positionen der 16 Strahlen der Zeichenstrah len L5 und L6 in Übereinstimmung mit der Position des Moni torstrahls Lm, detektiert durch den Fotodetektor 62, erfaßt werden, wird ein Steuerungssignal von der Steuerung 8 (z. B. einem Mikrocomputer) in Übereinstimmung mit den erhaltenen Detektionsdaten ausgesandt. Demzufolge werden die 16 Strah len der ersten und der zweiten Zeichenstrahlen L5 und L6 unabhängig voneinander gesteuert (d. h. ein- und ausgeschal tet), abhängig vom Steuersignal.By the f-lens 47 and the condenser lens 49 together men with the characters beams L5 and L6 transmitted monitor beam Lm is referred by the mirrors 51 a and 51 b is reflected to change its direction by 180 °, and is incident on the X Scale 50, which is arranged in the same position as the image surface of the table surface T. The X-scale 50 consists of a glass plate, which is provided with one or more slits to take over the function of a linear decoder. The transmitted by the X-scale 50 monitor beam Lm is reflected and bundled by elongated mirrors 63 and 64 and then strikes ge through the condenser lens 48 on the photodetector 62 . When the positions of the 16 beams of the character beams L5 and L6 are detected in accordance with the position of the monitor beam Lm detected by the photodetector 62 , a control signal from the controller 8 (e.g., a microcomputer) is detected in accordance with the received detection data sent out. Accordingly, the 16 beams of the first and second drawing beams L5 and L6 are controlled independently (that is, switched on and off) depending on the control signal.

Die punktförmigen Strahlflecken der Zeichenstrahlen L5 und L6, die auf die Oberfläche T des Zeichentisches unter einem geringfügig schrägen Winkel auftreffen, werden durch die akustooptischen Modulatoren mit jeweils acht Kanälen so eingestellt, daß jeder Fleckdurchmesser beispielsweise 30 µm beträgt. Demzufolge kann eine Unregelmäßigkeit in der Strahlleistung unter den Strahlflecken, wie in Fig. 21 dar gestellt ist, eliminiert werden, wie aus Fig. 22 zu erken nen ist. Bei dem dargestellten Ausführungsbeispiel ist der Teilungsabstand zwischen den Strahlflecken, d. h. der Abstand a in Fig. 18, so durch die Modulatoren 36 und 37 einge stellt, daß er beispielsweise 5 µm beträgt.The punctiform beam spots of the drawing beams L5 and L6, which strike the surface T of the drawing table at a slightly oblique angle, are set by the acousto-optic modulators with eight channels each so that each spot diameter is, for example, 30 μm. As a result, an irregularity in the beam power under the beam spots as shown in FIG. 21 can be eliminated as can be seen from FIG. 22. In the illustrated embodiment, the pitch between the beam spots, ie the distance a in Fig. 18, is set by the modulators 36 and 37 so that it is, for example, 5 microns.

Die in den Fig. 19 bis 22 gezeigte Linie L, die durch die längs der Nebenabtastrichtung ausgerichteten Strahlflecken gezeichnet worden ist, wird durch geeignetes Ein- und Aus schalten der akustooptischen Modulatoren 36 und 37 erzeugt. Beim Zeichnen der Linie L ist es erforderlich, einen Ab stand c (Fig. 22) zwischen benachbarten Strahlflecken der Zeichenstrahlen L5 und L6 vorzusehen, um ein gegenseitiges Stören zu unterbinden. Wenn beispielsweise die Belichtung durch den Zeichenstrahl L6, der dem untersten Zeichenstrahl L5 benachbart ist, sofort nach Abschluß der Belichtung des untersten Zeichenstrahls L5 in Fig. 22 stattfindet, kann eine gerade Zeichenlinie L nicht erhalten werden. Die Steuerung 8 verzögert daher die Belichtung des nachfolgen den Zeichenstrahls L5 um eine vorbestimmte Verzögerungs zeit. Demzufolge kann der nachfolgende Strahlfleck des zweiten Zeichenstrahls L6 sich ordnungsgemäß dem vorange gangenen Strahlfleck des ersten Zeichenstrahls L5 anschlie ßen. Die in Fig. 22 gezeigte gerade Linie kann durch mehr faches Durchführen des Steuerprozesses erzeugt werden, wie oben erwähnt ist. Wenn beim Steuervorgang die Linie L wegen ungleichen Stellungen der Strahlflecken nicht gerade ist, wie in Fig. 19 zu sehen ist, wird die zeitliche Modulation der akustooptischen Modulatoren 36 und 37 abhängig vom Steuersignal variiert, das von der Steuerung 8 ausgegeben wird, um die Zeichenlinie L zu korrigieren, wie in Fig. 20 zu sehen ist.The line L shown in FIGS. 19 to 22, which has been drawn by the beam spots aligned along the sub-scanning direction, is generated by suitably switching the acousto-optical modulators 36 and 37 on and off. When drawing the line L, it is necessary to provide a distance c ( FIG. 22) between adjacent beam spots of the drawing beams L5 and L6 in order to prevent mutual interference. For example, if the exposure by the character beam L6, which is adjacent to the lowermost character beam L5, takes place immediately after the exposure of the lowermost character beam L5 in Fig. 22 is completed, a straight character line L cannot be obtained. The controller 8 therefore delays the exposure of the succeeding character beam L5 by a predetermined delay time. As a result, the subsequent beam spot of the second drawing beam L6 can properly join the previous beam spot of the first drawing beam L5. The straight line shown in Fig. 22 can be generated by performing the control process multiple times, as mentioned above. If, during the control process, the line L is not straight due to uneven positions of the beam spots, as can be seen in FIG. 19, the temporal modulation of the acousto-optic modulators 36 and 37 is varied depending on the control signal output by the controller 8 around the drawing line Correct L as seen in FIG. 20.

Die Strahlablenker 13, 14, 23 bis 25, 28 bis 30, 35, 38, 41, 44, 45 und 54 sind jeweils mit einem ringförmigen Spie gellager 74 ausgestattet. Jedes Spiegellager 74 hat an sei ner Vorderfläche (rechts in Fig. 15) einen am Innenumfang umlaufenden Flansch 74a, der eine Anlagefläche bildet, wie in Fig. 15 zu sehen ist. Der Spiegel 75, der in das Spie gellager 74 eingesetzt ist, liegt an der rückseitigen Flä che des Flansches 74a an. Ein Haltering 77 ist in das Spie gellager 74 unter Zwischenschaltung eines ringförmigen Teils 76 eingeschraubt, das stoßabsorbierend wirkt. Dadurch ist es möglich, nicht nur den Spiegel 75 auf einfache Weise auszutauschen, sondern der Spiegel 75 kann in einer Refe renzsstellung positioniert werden.The beam deflectors 13 , 14 , 23 to 25 , 28 to 30 , 35 , 38 , 41 , 44 , 45 and 54 are each equipped with an annular mirror bearing 74 . Each mirror bearing 74 has on its front surface (on the right in FIG. 15) a circumferential flange 74 a which forms a contact surface, as can be seen in FIG. 15. The mirror 75 , which is inserted into the mirror bearing 74 , rests on the rear surface of the flange 74 a. A retaining ring 77 is screwed into the ball bearing 74 with the interposition of an annular part 76 which has a shock-absorbing effect. This makes it possible not only to replace the mirror 75 in a simple manner, but the mirror 75 can be positioned in a reference position.

Der Ar-Laser 12 und die Strahlaufteiler 21, 22 richten die ersten und zweiten Zeichenstrahlen L5 und L6 entlang der Meridianlinien der Sammellinsen 26, 27 aus. Der Ar-Laser 12 und die Strahlaufteiler 21 und 22 sind dabei so ausgerich tet, daß die Schwingungsrichtung der jeweiligen Zeichen strahlen L5 und L6 parallel oder senkrecht zur Meridian ebene bzw. Meridianlinie M der Sammellinsen 26 und 27 beim Auftreffen auf diese sind (Fig. 4 und 5).The Ar laser 12 and the beam splitter 21 , 22 align the first and second drawing beams L5 and L6 along the meridian lines of the converging lenses 26 , 27 . The Ar laser 12 and the beam splitter 21 and 22 are aligned so that the direction of vibration of the respective characters radiate L5 and L6 parallel or perpendicular to the meridian plane or meridian line M of the converging lenses 26 and 27 when they hit them ( Fig. 4 and 5).

Im folgenden wird die Funktionsweise der Laser-Zeichenein richtung 11 erläutert. Zunächst wird das Substrat S, auf dem das Schaltungsmuster erzeugt werden soll, in eine ge eignete Lage gebracht, in der das Positionsloch (nicht dar gestellt) des Substrats mit einem entsprechenden Abschnitt der Substrateinstellvorrichtung (nicht dargestellt) ausge richtet ist. Wenn das Substrat S in diese Referenzposition gebracht worden ist, ist es in Y-Richtung bewegbar und um die Schwenkwelle (nicht dargestellt) durch den Y-Tisch und den Schwenkmechanismus (nicht dargestellt) der Substratein stellvorrichtung verschwenkbar.In the following the operation of the laser drawing device 11 is explained. First, the substrate S on which the circuit pattern is to be generated is brought into a suitable position in which the position hole (not shown) of the substrate is aligned with a corresponding section of the substrate setting device (not shown). When the substrate S has been brought into this reference position, it can be moved in the Y direction and can be pivoted about the pivot shaft (not shown) by the Y table and the pivot mechanism (not shown) of the substrate adjusting device.

In diesem Zustand wird der Ar-Laser 12 aktiviert, um einen Laserstrahl L1 auszusenden. Dieser Laserstrahl L1 wird durch den Strahlumlenker 13 abgelenkt, durch die Einstell- Zielscheiben 15 geleitet und fällt dann auf das teildurch lässige Prisma 16 auf, durch das der Laserstrahl in den Strahl L2, der geradeaus weiterläuft, und den Zeichenstrahl aufgeteilt wird, der um 90° in Richtung des Halbspiegels 14 abgelenkt wird. Der abgelenkte Strahl wird dann durch den Halbspiegel 14 in den Strahl L3, der um 90° abgelenkt wird und parallel zum zweiten Strahl L2 verläuft, und den Moni torstrahl Lm aufgeteilt, der auf den Spiegel 54 fällt und um 90° abgelenkt wird.In this state, the Ar laser 12 is activated to emit a laser beam L1. This laser beam L1 is deflected by the beam deflector 13 , passed through the adjusting targets 15 and then strikes the partially transparent prism 16 , through which the laser beam is split into the beam L2, which continues straight ahead, and the drawing beam, which is divided by 90 ° is deflected in the direction of the half mirror 14 . The deflected beam is then divided by the half mirror 14 into the beam L3, which is deflected by 90 ° and runs parallel to the second beam L2, and the monitor beam Lm, which falls on the mirror 54 and is deflected by 90 °.

Der Strahl L2 fällt nach Durchlaufen der Linse 65, der Ein stell-Zielscheibe 17 und der Linse 67 auf den akustoopti schen Modulator 19. Der Strahl L3 wird durch die Linsen 66 und 68 übertragen und fällt dann auf den akustooptischen Modulator 20. Durch die akustooptischen Modulatoren 19 und 20 wird der Unterschied in der Lichtmenge bzw. der Licht leistung zwischen den Strahlen L2 und L3 eliminiert. Die Strahlen L2 und L3 werden in acht erste Zeichenstrahlen L5 und acht zweite Zeichenstrahlen L6 durch die Strahlauftei ler 21 bzw. 22 aufgeteilt. Die Zeichenstrahlen L5 und L6 verlaufen parallel in X-Richtung. Die Zeichenstrahlen L5 und L6 werden durch die optischen Bündelsysteme 26 und 27 zum Ändern des Teilungsabstandes geleitet, um 90° durch die Strahlumlenker 28 und 29 abgelenkt und dann auf die aku stooptischen Modulatoren 36 und 37 über die optischen Bün delungssysteme 31 und 32 zum Ändern des Teilungsabstandes geleitet.The beam L2 falls after passing through the lens 65 , the A-target 17 and the lens 67 on the acousto-optic modulator 19th Beam L3 is transmitted through lenses 66 and 68 and then falls on acousto-optic modulator 20 . By the acousto-optical modulators 19 and 20 , the difference in the amount of light or the light output between the beams L2 and L3 is eliminated. The beams L2 and L3 are divided into eight first drawing beams L5 and eight second drawing beams L6 by the beam splitters 21 and 22, respectively. The character beams L5 and L6 run parallel in the X direction. The character beams L5 and L6 are passed through the optical bundle systems 26 and 27 to change the spacing, deflected by 90 ° by the beam deflectors 28 and 29 and then onto the acu sto-optical modulators 36 and 37 via the optical bundling systems 31 and 32 to change the Division distance.

Die Strahlung, die von den auf die Linsen 26 und 27 einfal lenden Zeichenstrahlen L5 und L6, welcher durch die Mit telachse der Linsen 26 und 27 hindurchgeht, ist unproblema tisch. Jedoch tritt für andere Strahlungsteile, die die Linsen außerhalb der optischen Achse durchlaufen, folgendes Problem auf, welches mit der Polarisationsrichtung der Strahlen zusammenhängt. Die außerachsigen Strahlen fallen auf die Linsenoberfläche der Sammellinsen 26 und 27 unter einem Einfallswinkel ein, der von 0 abweicht. Demgemäß er gibt sich ein Unterschied im Reflexionsvermögen zwischen der P-polarisierten Lichtkomponente und der S-polarisierten Lichtkomponente. Wie aus Fig. 23 zu erkennen ist, ergibt sich für einen außerhalb der Mittelachse auf die Sammellin sen 26, 27 einfallenden Strahl a, dessen Schwingungsrich tung verdreht ist, im Transmissionsgrad zwischen der P-polarisierten Lichtkomponente und der S-polarisierten Lichtkomponente ein Unterschied, der auf den Unterschied im Reflexionsgrad der Linse für diese Lichtkomponenten und dieser Abweichung in der Polarisationsrichtung zurückzufüh ren ist, wie in Fig. 24 schematisch dargestellt ist. Folg lich ist die Schwingungsrichtung des resultierenden außer achsigen Strahls a verdreht oder umgelenkt, wenn er aus den Sammellinsen 26 und 27 austritt, so als ob die Polarisati onsrichtung gedreht worden wäre, wie durch die Linie e in Fig. 24 angegeben ist.The radiation from the incident on the lenses 26 and 27 LENGING drawing rays L5 and L6, which passes through the central axis of the lenses 26 and 27 , is unproblematic table. However, for other parts of the radiation which pass through the lenses outside the optical axis, the following problem arises which is related to the polarization direction of the beams. The off-axis rays are incident on the lens surface of the converging lenses 26 and 27 at an angle of incidence other than 0. Accordingly, there is a difference in reflectivity between the P-polarized light component and the S-polarized light component. As can be seen from FIG. 23, there is a difference in the transmittance between the P-polarized light component and the S-polarized light component for a beam a incident on the converging lenses 26 , 27 outside the central axis and whose direction of oscillation is twisted. which is due to the difference in reflectance of the lens for these light components and this deviation in the polarization direction, as shown schematically in FIG. 24. Consequently, the direction of oscillation of the resulting off-axis beam a is twisted or deflected when it emerges from the converging lenses 26 and 27 , as if the polarization direction had been rotated, as indicated by the line e in FIG. 24.

Wenn mehrere Zeichenstrahlen durch die Sammellinsen 26 und 27 hindurchgehen und ihre jeweilige Polarisationsrichtung gedreht wird (vgl. Fig. 25 und 26), so ist die von den Sam mellinsen 26 und 27 ausgesendete bzw. durch den Polarisati onsstrahlteiler 40 empfangene Lichtmenge verringert. Wei terhin besteht die Möglichkeit, daß, wenn die durch die Sammellinsen 26 und 27 übertragenen Zeichenstrahlen auf die akustooptischen Modulatoren 36 und 37 mit unterschiedlichen Polarisationsrichtungen auftreffen, diese Zeichenstrahlen durch die Modulatoren 36 und 37 mit unterschiedlicher Beu gungseffizienz gebeugt werden.Is rotated when multiple characters beams pass through the condenser lenses 26 and 27 and their respective direction of polarization (see. Fig. 25 and 26), the 40 amount of light received mellinsen from Sam 26 and 27 emitted or onsstrahlteiler by the polarization-is reduced. Wei terhin there is the possibility that when the transmitted through the converging lenses 26 and 27 character beams on the acousto-optical modulators 36 and 37 with different polarization directions, these character beams are diffracted by the modulators 36 and 37 with different diffraction efficiency.

Wie weiter oben erwähnt, sind der Ar-Laser 12 und die Strahlaufteiler 21 und 22 so angeordnet, daß die von den Strahlaufteilern 21 und 22 ausgesendeten Zeichenstrahlen L5 und L6 längs der Meridianlinie M (Linie, die die optische Achse enthält) der Sammellinsen 26 und 27 ausgerichtet sind, wie in den Fig. 4 und 5 dargestellt ist. Weiterhin ist das vom Ar-Laser 12 ausgesendete Laserlicht linear po larisiert und wird durch das Teilerprisma 16 in linear po larisierte Strahlen L2 und L3 aufgeteilt, die auf die Strahlaufteiler 21 und 22 auftreffen. Die Schwingungsrich tungen der Zeichenstrahlen L5 und L6, die auf die Sammel linsen 26 und 27 auftreffen, liegen parallel oder normal zur Meridianlinie M der Linsen 26 und 27 (vgl. Fig. 4 und 5). Demzufolge wird die Lichtmenge der durch die Sammellin sen 26 und 27 hindurchtretenden Zeichenstrahlen L5 und L6 und die durch den Polarisationsstrahlteiler 40 empfangene Lichtmenge nicht verringert. Weiterhin ergibt sich keine Änderung der Beugungseffizienz der Zeichenstrahlen durch die akustooptischen Modulatoren 36 und 37. Eine solche Än derung würde sich ergeben, wenn sich der Polarisationszu stand der Zeichenstrahlen L5 und L6 beim Durchgang durch die Sammellinsen 26 und 27 ändern würde. Die durch die Sam mellinsen 26 und 27 hindurchgehenden Zeichenstrahlen L5 und L6 werden durch die Strahlumlenker 28 und 29 um 90° umge lenkt und über die Sammellinsen 31 und 32 den akustoopti schen Modulatoren 36 und 37 zugeführt.As mentioned above, the Ar laser 12 and the beam splitters 21 and 22 are arranged so that the character beams L5 and L6 emitted by the beam splitters 21 and 22 along the meridian line M (line containing the optical axis) of the converging lenses 26 and 27 are aligned, as shown in FIGS. 4 and 5. Furthermore, the laser light emitted by the Ar laser 12 is linearly polarized and is divided by the divider prism 16 into linearly polarized beams L2 and L3, which strike the beam splitters 21 and 22 . The directions of vibration of the drawing beams L5 and L6, which strike the converging lenses 26 and 27 , lie parallel or normal to the meridian line M of the lenses 26 and 27 (cf. FIGS. 4 and 5). As a result, the amount of light of the character rays L5 and L6 passing through the converging lenses 26 and 27 and the amount of light received by the polarizing beam splitter 40 are not reduced. Furthermore, there is no change in the diffraction efficiency of the character beams by means of the acousto-optical modulators 36 and 37 . Such a change would result if the polarization state of the drawing beams L5 and L6 were to change as they passed through the converging lenses 26 and 27 . The through the Sam mellinsen 26 and 27 drawing rays L5 and L6 are deflected by the beam deflectors 28 and 29 by 90 ° and fed via the converging lenses 31 and 32 to the acousto-optic modulators 36 and 37 .

Die vom Modulator 36 ausgesendeten ersten Zeichenstrahlen L5 werden durch den Strahlablenker 38 um 90° abgelenkt. Die ersten Zeichenstrahlen L5 fallen dann auf den Polarisati ons-Strahlenteiler 40 auf und werden durch die teildurch lässige Spiegelfläche 40a um 90° abgelenkt. Die vom Modula tor 37 ausgesendeten zweiten Zeichenstrahlen L6 werden durch die λ/2-Platte 39 übertragen, wobei ihre Polarisati onsrichtung geändert wird. Die zweiten Zeichenstrahlen L6 fallen dann auf den Polarisations-Strahlenteiler 40 auf und werden durch die teildurchlässige Spiegeloberfläche 40a hindurchgelassen. Die Zeichenstrahlen L5 und L6 werden dann nacheinander durch den Polarisations-Strahlenteiler 40 zu sammengesetzt, so daß die 16 Strahlen längs einer Linie in X-Richtung ausgerichtet sind. The first character beams L5 emitted by the modulator 36 are deflected by the beam deflector 38 by 90 °. The first character rays L5 then fall on the polarization beam splitter 40 and are deflected by the partially transparent mirror surface 40 a by 90 °. The second character beams L6 emitted by the modulator 37 are transmitted through the λ / 2 plate 39 , their direction of polarization being changed. The second drawing beams L6 then fall on the polarization beam splitter 40 and are passed through the partially transparent mirror surface 40 a. The character beams L5 and L6 are then assembled one by one by the polarization beam splitter 40 so that the 16 beams are aligned along a line in the X direction.

Die Steuerung 8 betätigt die Substrat-Einstellvorrichtung (nicht dargestellt) in Synchronisation mit dem Abtastvor gang der Zeichenstrahlen L5 und L6 durch den Polygonspiegel 46, um das Substrat S auf der Fläche T des Zeichentisches in Y-Richtung zu verschieben. Auf dem Substrat S wird ein zweidimensionales vorbestimmtes Schaltungsmuster durch die 16 Strahlen der Zeichenstrahlen L5 und L6 erzeugt (d. h. ge zeichnet oder belichtet), die wahlweise in einem leicht schrägen Winkel in bezug auf die X-Richtung ausgesendet werden. Die Zeichengeschwindigkeit beträgt theoretisch das 16-fache derjenigen, die beim Zeichnen eines Schaltungsmu sters durch einen einzigen Zeichenstrahl erreicht wird.The controller 8 operates the substrate setting device (not shown) in synchronization with the scanning operation of the drawing beams L5 and L6 through the polygon mirror 46 to move the substrate S on the surface T of the drawing table in the Y direction. On the substrate S, a two-dimensional predetermined circuit pattern is generated (ie, drawn or exposed) by the 16 rays of the character rays L5 and L6, which are selectively emitted at a slightly oblique angle with respect to the X direction. The drawing speed is theoretically 16 times that which is achieved by drawing a circuit pattern by a single drawing beam.

Claims

1. laser drawing device, characterized by a beam splitter device ( 16 , 21 , 22 ) for dividing the laser light (L1) emitted by a laser light source ( 12 ) into groups of drawing beams (L5, L6) lying in a common plane,
a lens ( 26 , 27 ) on which the drawing rays (L5, L6) impinge and through
a scanning device ( 46 ) for scanning a drawing surface (T) with which the lens ( 26 , 27 ) penetrates the drawing beams (L5, L6) in a main scanning direction,
wherein the laser light source ( 12 ) and the beam splitter device ( 16 , 21 , 22 ) are arranged so that the drawing beams (L5, L6) are aligned in the common plane along a meridian line (M) of the lens ( 26 , 27 ), and
wherein the character rays (L5, L6) strike the lens ( 26 , 27 ) as linearly polarized light with a direction of vibration that is parallel or perpendicular to the meridian line (M).

2. Laser drawing device according to claim 1, characterized in that the beam splitter device has a beam splitter ( 16 ) which divides the laser light (L1) into two beams (L2, L3), and a beam splitter ( 21 , 22 ) which divides each of the two beams (L2, L3) into a group of drawing beams (L5, L6), the drawing beams (L5, L6) lying in a common plane in each group.

3. Laser drawing device according to claim 2, characterized in that the beam splitter ( 21 , 22 ) is so ge stored that it chenchen about an axis parallel to the Zei rays (L5, L6) in the common plane is pivotable.

4. Laser drawing device according to one of the preceding claims, characterized in that it contains an acousto-optical modulator ( 36 , 37 ) which sends out the groups of drawing beams (L5, L6) which enforce the lenses ( 26 , 27 ) , independently of the controls in accordance with predetermined data, whereby the groups of character beams (L5, L6) can be switched on or off.

5. Laser drawing device according to claim 4, characterized in that the lens ( 26 , 27 ) is arranged along an optical path of the drawing rays and the drawing rays (L5, L6), and that the lens ( 26 , 27 ) one Adjustment device for adjusting the pitch of the character beams (L5, L6) ent to adapt to the pitch of the acousto-optic modulator ( 36 , 37 ).

6. Laser drawing device according to claim 5, characterized in that the adjusting device has a base which is fixed on the table ( 10 ) of the laser drawing device, and that a movable part is provided, which is movable relative to the base and supports the lens ( 26 , 27 ).